揭示 GBP5 通过 STAT1 介导炎症性肠病炎症机制，开辟治疗新方向

研究人员为探究 GBP5 在炎症性肠病（IBD）中的促炎机制，发现 GBP5 通过增强 STAT1 活性促炎，为 IBD 治疗提供新靶点。

　　炎症性肠病（Inflammatory Bowel Diseases，IBD），包括克罗恩病（Crohn’s Disease，CD）和溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis，UC），是一种令人困扰的肠道疾病。它就像肠道里的 “小恶魔”，时不时地捣乱，引发肠道的慢性、复发性炎症。目前，虽然我们知道人体的先天和适应性免疫系统在 IBD 发病时反应过度，但具体的发病机制却如同隐藏在迷雾之中，让科研人员难以捉摸。

在探索 IBD 发病机制的道路上，鸟苷酸结合蛋白 5（Guanylate Binding Protein 5，GBP5）引起了研究人员的注意。此前研究发现，GBP5 在 IBD 患者体内高度上调，是疾病发病的驱动分子，而且它对单核细胞系 THP-1 中促炎细胞因子的表达至关重要，这表明它在 IBD 中可能起着促炎的作用。然而，GBP5 究竟是如何在 IBD 中发挥促炎作用的，仍然是一个未解之谜。

为了揭开这个谜团，中山大学附属第六医院、嘉应学院医学院等多家机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Communications Biology》上，为我们理解 IBD 的发病机制和治疗提供了新的方向。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。在细胞和动物实验方面，他们培养了多种细胞系，如人细胞系 THP-1、Jurkat，以及从野生型（WT）和 Gbp5 基因敲除小鼠中分离的骨髓来源巨噬细胞（BMDM） 。同时，使用了基因敲除小鼠构建 DSS 诱导的急性结肠炎模型。在检测分析技术上，运用了实时定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）检测基因表达水平；通过蛋白质免疫印迹（Western blot）分析蛋白表达；利用免疫共沉淀（Co-IP）技术探究蛋白质之间的相互作用；借助转录组数据分析基因表达变化等。此外，研究还使用了人体组织样本，这些样本来自中山大学附属第六医院收集的手术切除的肠道组织和肠道黏膜活检。

下面来看看具体的研究结果：

1. Gbp5 基因缺失对小鼠结肠炎的影响：研究人员构建了 Gbp5 基因敲除小鼠，并建立了 DSS 诱导的急性结肠炎模型。结果发现，Gbp5 基因敲除小鼠在 DSS 处理后，体重下降幅度更小，疾病活动指数（DAI）得分显著降低，结肠长度更长，结肠炎症细胞浸润减少。这表明 Gbp5 基因缺失能够减轻 DSS 诱导的小鼠结肠炎的严重程度。
2. Gbp5 对先天淋巴细胞（ILCs）扩增的作用：通过免疫荧光染色确定 GBP5 在结肠炎小鼠中的细胞分布，发现其主要在 F4/80?巨噬细胞中表达。转录组数据分析和实验验证表明，Gbp5 基因缺失会导致 ILC 相关基因表达下降，包括 ILC1、ILC2 和 ILC3 的驱动基因。在细胞水平上，流式细胞术分析显示，Gbp5 基因敲除小鼠在 DSS 处理后，各类 ILC 的扩增均受到显著抑制。这说明 Gbp5 对 DSS 诱导的结肠炎小鼠中所有 ILC 群体的扩增都是必需的。
3. GBP5 缺陷细胞的 mRNA 表达模式与 STAT1 激活的关系：对 GBP5?/?THP-1 细胞的转录组数据分析发现，STAT1 及其下游效应因子的表达水平在 GBP5 缺陷细胞中降低，而受 STAT1 抑制的基因表达水平升高。基因集富集分析（GSEA）也显示，GBP5?/?THP-1 细胞中 JAK-STAT 信号通路基因表达减少。在 IBD 患者和对照人群的结肠黏膜转录组数据分析中，进一步证实了 GBP5 和 STAT1 的表达呈正相关。由此推测，GBP5 的促炎作用可能是由 STAT1 介导的。
4. STAT1 介导 GBP5 的促炎作用：通过蛋白质免疫印迹实验发现，GBP5 缺陷会导致 STAT1 表达降低，重新引入 GBP5 可恢复 STAT1 和 STAT1 驱动的细胞因子表达。更重要的是，在 GBP5?/?THP-1 细胞中过表达 STAT1，能够恢复促炎细胞因子的表达，这表明 STAT1 介导了 GBP5 的促炎作用。此外，CUT&Tag-seq 实验表明 GBP5 并不直接驱动基因转录。
5. GBP5 与 STAT1 的相互作用：通过免疫共沉淀结合液相色谱 - 串联质谱（LC-MS/MS）、蛋白质免疫印迹等实验，证实了 GBP5 与 STAT1 在体外和体内均存在相互作用。分子对接模拟显示，GBP5 与 STAT1 之间存在稳定的相互作用，具有 26 个氢键和 10 个盐桥。
6. GBP5 促进 STAT1 的核转位：免疫荧光染色和亚细胞分级分离实验表明，GBP5 与 STAT1 在细胞中存在共定位，且在 IFNγ/LPS 刺激下，GBP5 的存在促进了 STAT1 向细胞核的转位。在 GBP5?/?THP-1 细胞中，STAT1 的核转位几乎可以忽略不计。这表明 GBP5 通过促进 STAT1 从细胞质向细胞核的转位，增强了 STAT1 的活性。

研究结论和讨论部分指出，GBP5 通过调节驱动 ILC 增殖的细胞因子，对 ILC 的诱导至关重要。其促炎作用是通过增强 STAT1 活性来实现的，这为 IBD 的发病机制提供了新的见解。GBP5 作为一个潜在的诊断和治疗靶点，具有重要意义。不过，目前仍有一些问题有待解决，比如 GBP5 刺激 STAT1 活性的详细机制，以及 STAT1 是否是 GBP5 与炎症效应细胞和分子之间的唯一介质等。未来对这些问题的深入研究，将有助于我们更好地理解 IBD 的分子发病机制，为开发更有效的治疗策略提供依据。